DE202006009292U1

DE202006009292U1 - Verbindungselement für Knochenmaterial

Info

Publication number: DE202006009292U1
Application number: DE200620009292
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2016-06-14

Abstract

Verbindungselement für Knochenmaterial umfassend:
einen Schaft;
einen Kopf;
ein am Schaft vorgesehenes Fixierungsmittel zur Fixierung des Schafts am Knochenmaterial;
einen im Schaft in Längsrichtung ausgebildeten Längskanal; wenigstens eine erste laterale Austrittsöffnung, die mit dem Längskanal in Verbindung steht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement für Knochenmaterial und ein dazugehöriges System, die zur Verbindung und/oder zur Versteifung von Knochenmaterial eingesetzt werden.
Die durch den menschlichen Bewegungsapparat erzeugten dynamischen Belastungen können die Festigkeitsgrenze des Knochengewebes übersteigen und somit beispielsweise zu einer Fraktur führen. Um den Heilungsvorgang einer Fraktur zu unterstützen, ist häufig die Implantation von Osteosynthesematerial notwenig, so dass die ursprüngliche Stabilität des Knochens möglichst vollständig wiederhergestellt werden kann. Das Frakturrisiko wird durch die Osteoporose als systematische Skeletterkrankung mit Verminderung der Knochenmasse und Strukturveränderung des Knochengewebes noch erhöht. Operationen am Knochen, wie beispielsweise an der Wirbelsäule, bei Patienten mit manifester Osteoporose mit Stabilisierung und Korrektur von Fehlstellungen stellen eine große Herausforderung an den Operateur dar, da die Verankerung der Implantate, wie beispielsweise Knochenschrauben, mit großen Problemen verbunden ist. Somit werden zum Verbinden und Stabilisieren von osteoporotischen Knochengewebe häufig dicke Knochenschrauben verwendet, die sich möglicherweise jedoch nicht für Wirbelkörper eignen, da aufgrund der Größe der Wirbelkörper (d.h. der schmale Bereich des Pedikels) der Kerndurchmesser der Knochenschraube begrenzt ist. Des weiteren sind aufgrund des osteoporotischen Knochengewebes jegliche Eingriffe unter Verwendung von Osteosynthesematerial mit einem hohen Risiko für eine Implantationslockerung und einer Implantationsdislokation behaftet. Auch können die zuvor erwähnten dynamischen Belastungen Risse in dem Implantat selbst verursachen, die im schlimmsten Fall zu einem Bruch des Implantats führen. Die Folgen eines Versagens des Implantats bedeuten für den Patienten eine erneute Operation oder sogar die Verletzung des Rückenmarks. Kommt es im Falle einer Lockerung des Implantats oder aufgrund von Krankheit, Infektionen oder anderen Komplikationen zu einer Revisionsoperation, kann eine langstreckige Instrumentierung zur Behandlung der Implantatslockerung notwendig werden, wodurch sich Bewegungseinschränkungen für den Patienten ergeben. Somit müssen zum einen die Knochenimplantate den hohen Anforderungen hinsichtlich ihrer Stabilität und Sicherheit gegen Bruch standhalten, und zum anderen müssen die Implantate derart verankert werden, dass eine Implantatslockerung bzw. Implantatsdislokation vermieden wird.
Um die Festigkeit eines Implantats zu erhöhen, wird ein Verfahren im Stand der Technik angewendet, bei dem das Knochengewebe mit Knochenzement aufgefüllt und ein passendes Implantat in den noch weichen Zement eingedreht oder gedrückt wird. Teilweise werden diese Implantate, wie beispielsweise Schrauben, auch nur über einen Teil ihrer Gesamtlänge mit Knochenzement umgeben, wie das zum Beispiel im Falle einer Revisionsoperation bei gelockerten Schrauben der Fall ist. Auch zählen zum Stand der Technik Schrauben, die eine Längsbohrung aufweisen, die der Festigkeitsoptimierung dient, jedoch nicht im Zusammenhang mit einer Zementierung des Knochengewebes Verwendung findet. Durch das Einbringen des Implantats in den noch weichen Zement besteht die Gefahr der Hohlraumbildung bzw. die Bildung von Lufteinschlüssen, wodurch Instabilitäten auftreten können und keine einwandfreie Fusion zwischen Knochengewebe und Implantat entstehen kann.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbindungselement für Knochenmaterial auszubilden, das eine sichere und zuverlässige Verbindung zwischen einem Knochengewebe und dem Verbindungselement ermöglicht, für eine hohe Festigkeit konzipiert ist, und verbesserte biomechanische Eigenschaften gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verbindungselement für Knochenmaterial, das einen Schaft, einen Kopf, ein am Schaft vorgesehenes Fixierungsmittel zur Fixierung des Schafts am Knochenmaterial, einen im Schaft in Längsrichtung ausgebildeten Längskanal, und wenigstens eine erste laterale Austrittsöffnung, die mit dem Längskanal in Verbindung steht, umfasst.
Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbindungselements lässt sich insbesondere eine sichere Verankerung im Knochenmaterial, wie beispielsweise in einem osteoporotischen Knochenmaterial, ausbilden. Die mit diesem Verbindungselement ermöglichte generelle Befestigungstechnik kann darüber hinaus in vielen Bereichen der Endoprothetik und Traumatologie Einsatz finden, wie beispielsweise Verschraubungen im Bereich des Beckens, die Befestigung von Hüftpfannen, oder Verplattungen in der Traumatologie. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbindungselements kann durch den Längskanal und der lateralen Austrittsöffnung, die mit dem Längskanal in Verbindung steht, Knochenzement in ein Knochenmaterial eingebracht werden, um so eine besonderes zuverlässige und blasenfreie Verankerung zu erreichen. Durch die Einzementierung des Verbindungselements, das beispielsweise eine Pedikelschraube umfassen kann, kann der Kerndurchmesser der Knochenschraube klein gehalten werden und trotzdem eine hohe Festigkeit aufweisen. Insbesondere im Falle von Revisionsoperationen aufgrund der zuvor genannten Gründe erweist sich diese Ausführungsform als vorteilhaft, da eine Lockerung des Implantats, ein Bruch, oder eine Dislokation vermieden werden können, oder zumindest die Gefahr dafür. Da in osteoporotischem Knochenmaterial Knochenschrauben bzw. Implantate schlecht fixiert werden können, kann die Einzementierung des Verbindungselements eine langstreckige Instrumentierung möglicherweise verhindern oder diese besser fixieren. Durch das Einzementieren der Knochenschraube kann die Länge der Instrumentierung reduziert werden, da trotz kürzerer Instrumentierung eine hohe Stabilität möglich ist, und die generelle Beschaffenheit kann gegebenenfalls verbessert werden, wodurch postoperative Bewegungseinschränkungen vermeidbar sind. Des weiteren ist es durch die laterale Austrittsöffnung möglich, die Knochenzementmenge genauer zu dosieren und so ein Zerlaufen des flüssigen Zements zu verhindern oder zu reduzieren. Des weiteren erweist sich diese Ausführungsform in solchen Fällen als besonderes vorteilhaft, in denen die Knochenschraube in das Knochenmaterial geschraubt oder geschlagen wird, sich jedoch nur teilweise mit dem Knochenmaterial verbindet. In diesem Fall können die vorhandenen Hohlräume durch die laterale Austrittsöffnung leicht mit Zement aufgefüllt werden.
In einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung weist das Verbindungselement wenigstens eine zweite mit dem Längskanal kommunizierende laterale Austrittsöffnung auf. Durch das Anbringen einer zweiten lateralen Austrittsöffnung kann eine sehr gleichmäßige Verteilung des Knochenzements sowohl entlang der Schraubenlänge als auch entlang der Schraubenbreite erreicht werden.
In weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist die erste laterale Austrittsöffnung in Form einer Bohrung ausgebildet. Auch ist in einer weiteren Ausführungsform die Bohrung in einem Winkel von 90° zur Längsachse des Schafts angebracht. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Bohrung in einem anderen Winkel als 90° zur Längsachse des Schafts angebracht. Durch das Ausbilden einer Bohrung wird vorteilhafterweise eine effiziente und kostengünstige Herstellung des Verbindungselements gewährleistet. Diese Ausführung in Zusammenhang mit der Bohrung in einem Winkel von 90° erweist sich dahingehend als vorteilhaft, dass ein effizientes Umspritzen des Verbindungselements erreicht werden kann, ohne dass im Wesentlichen Hohlräume und dergleichen entstehen. Die Bohrung in einem anderen Winkel als 90° zeigt ihre Vorteile insbesondere in den Fällen, in denen unterschiedliche Mengen an Knochenzement an bestimmten Stellen entlang des Verbindungselements eingebracht werden sollen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Längskanal an einem distalen Ende des Schafts verschlossen. Somit wird gewährleistet, dass der flüssige Knochenzement nur durch die lateralen Austrittsöffnungen fließt, um so eine hohe Festigkeit zwischen dem Verbindungselement und dem Knochenmaterial zu gewährleisten, die Ausreißfestigkeit zu erhöhen, und somit eine zuverlässige und sichere Verbindung zu schaffen.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Fixierungsmittel ein Gewinde zum Verschrauben mit dem Knochenmaterial. Die Gewindegeometrie ist ein wichtiges Merkmal bei einem Osteosynthesematerial, da dadurch die Verankerungsstabilität beeinflusst wird. Somit wird durch die Ausbildung eines Gewindes an dem Schaft des Verbindungselements eine hohe Verbundfestigkeit gewährleistet.
In einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung weist das Fixierungsmittel vorstehende Elemente zum festen Verbinden mit dem Knochenmaterial auf. Diese vorstehenden Elemente, wie beispielsweise Widerhaken, dienen ebenfalls der Ausbildung einer hohen Verbundfestigkeit des Verbindungselements mit dem Knochenmaterial. Vorteilhafterweise wird mit dieser Ausführungsform eine Implantatsdislokation vermieden und die Ausreißfestigkeit erhöht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die erste und die zweite laterale Austrittsöffnung mit einem Versatz von 180° angeordnet. Aufgrund der gegenüberliegenden Anordnung der Austrittsöffnungen wird eine gleichmäßige Verteilung und eine präzise Platzierung des Knochenzements ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verbindungselement mehr als zwei laterale Austrittsöffnungen auf, wobei die mehr als zwei lateralen Austrittsöffnungen mit einem Versatz von 90° angeordnet sind. Daraus ergeben sich dieselben Vorteile wie in der vorangehenden Ausführungsform, die eine erste und eine zweite laterale Austrittsöffnung mit einem Versatz von 180° aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die wenigstens erste und die wenigstens zweite Austrittsöffnung in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Somit wird eine gute Verteilung des Knochenzements gewährleistet. Die in Längsrichtung versetzt zueinander angeordneten Austrittsöffnungen verhindern eine Hohlraumbildung, oder reduziert die Wahrscheinlichkeit dafür, und sorgen für eine zuverlässige und sichere Verbindung mit dem Knochenmaterial. Weiterhin kann ein präzise platzierter Knochenzement bei einer langstreckigen Instrumentierung die biomechanischen Eigenschaften verbessern.
In der vorliegenden Erfindung sind die wenigstens erste und die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung in einem Gewindegang ausgebildet. In einer Ausführungsform ist die wenigstens erste laterale Austrittsöffnung in dem vierten Gewindegang von vom distalen Ende des Schafts ausgehend, und die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung in dem zweiten Gewindegang von dem distalen Ende des Schafts ausgehend ausgebildet. In einer weiteren Ausbildung ist die wenigstens erste und die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung in dem gleichen Gewindegang ausgebildet. In einer noch weiteren Ausführungsform sind die wenigstens erste und/oder die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung zwischen zwei nebeneinanderliegenden Gewindegänge ausgebildet.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen die wenigstens erste und die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung unterschiedliche Durchmesser auf. Hierbei ist die wenigstens erste laterale Austrittsöffnung mit einem Durchmesser von 1,35 bis 1,65 mm ausgebildet, und die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung mit einem Durchmesser von 1,0 bis 1,35 mm. Des weiteren liegt die Austrittsöffnung mit dem größeren Durchmesser näher an dem distalen Ende des Schafts als die Austrittsöffnung mit dem kleineren Durchmesser. Durch die Anordnung und die gewählten Durchmesser der Austrittsöffnungen bei den Verbindungselementen ergibt sich vorteilhafterweise ein sehr gleichmäßiger Zementaustritt, und somit eine sehr gleichmäßig Verteilung. In einer weiteren Ausführungsform weist der Längskanal einen Durchmesser von 1,15 bis 1,45 mm auf. Die Durchmesser des Längskanals und der lateralen Austrittsöffnungen sind so gewählt, dass ein Knochenzementmaterial leicht in den Zwischenraum zwischen Verbindungselement und Knochenmaterial einführbar ist.
In weiteren Ausbildungen der vorliegenden Erfindung ist das Verbindungselement eine Pedikelschraube und ist aus Implantatmaterial hergestellt. Pedikelschrauben werden zur Fixation von Wirbelkörpern eingesetzt und weisen aufgrund der Größe der Wirbelkörper bzw. des schmalen Bereichs des Pedikels einen kleinen Kerndurchmesser auf. Der entscheidende Vorteil bei der Verwendung einer Pedikelschraube mit einer Querverbindung besteht in der Winkelstabilität, so dass alle Bewegungsrichtungen stabilisiert und kürzere Fusionsstrecken ausgebildet werden können.
In weiteren Ausbildungen der vorliegenden Erfindung ist das distale Ende des Schafts verrundet ausgebildet oder das distale Ende des Schafts ist konisch ausgebildet. Durch ein Schaftende ohne spitze Kanten wird im Falle eines Implantatversagens, wie beispielsweise eine Implantatslockerung, ein Implantatsbruch oder eine Implantatsdislokation, die Verletzungsgefahr stark vermindert. Somit können im Falle eines Versagens Verletzungen am Rückenmark und eine damit verbundene mögliche Querschnittslähmung vermieden werden.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die erste laterale Austrittsöffnung in Form eines Schlitze ausgebildet. Vorteilhafterweise sind dabei die lateralen Austrittsöffnungen versetzt zueinander entlang der Längsachse des Schafts oder versetzt zueinander in Form von rechtwinkligen zur Längsachse verlaufenden Schlitzen angeordnet. Daraus ergeben sich dieselben Vorteile, wie zuvor in Verbindung mit den versetzt zueinander angeordneten Bohrungen beschrieben.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mehrere laterale Ausrittsöffnungen in Form von kleinen Bohrungen entlang zumindest eines Teils des Schafts ausgebildet. Im Falle eines Schraubengewindes sind diese mehreren lateralen Austrittsöffnungen beispielsweise entlang der gesamten Gewindeganglänge ausgebildet. Diese Ausführungsform wird vorteilhafterweise in Situationen eingesetzt, in denen das Einbringen eines sehr flüssigen Knochenzements notwendig wird und dessen Verteilung sehr gleichmäßig erfolgen soll.
In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist der Kopf des Verbindungselements eine Aussparung auf, um eine Querverbindung aufzunehmen, wobei die Aussparung des Kopfs ein Innengewinde aufweist. Mit dieser Anordnung ist eine zuverläs sige und sichere Verbindung des Verbindungselements mit dem Knochenmaterial möglich. Es können die Fusionsstrecken deutlich verkürzt werden, wodurch sich die biomechanischen Eigenschaft verbessern. Die Querverbindungen dienen der Versteifung und Stabilisierung des Knochenmaterials, ohne die Mobilität des Patienten einzuschränken.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Verbinden von Knochenmaterial bereitgestellt, das ein Verbindungselement nach den vorangehenden Ausführungsformen und einen Adapter, der zum Einführen einer Flüssigkeit in die Kanäle ausgebildet ist, umfasst. Das System zum Verbinden von Knochenmaterial ist ausgebildet, um Systeme, wie beispielsweise Vertebroplastiesysteme, anzuschließen. Dabei wird der Adapter auf das Verbindungselement aufgebracht und der Knochenzement durch den Adapter und durch die Längsbohrung des Verbindungselements hin zu den lateral Austrittsöffnung gedrückt. Durch diese Ausführungsform wird ein leichtes Einbringen des Knochenzements zwischen dem Verbindungselement und dem Knochenmaterial gewährleistet.
In weiteren Ausführungsformen weist der Adapter einen Schaft, einen Kopf, eine im Wesentlichen abgeflachte und konisch zulaufende Spitze, und einen Längskanal, dessen Eintrittsöffnung an dem Kopfteil des Adapters konisch ausgebildet ist, auf. In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Adapter und der Verbindungselementkopf verschraubbar oder durch Stecken miteinander verbunden. Durch die Ausbildung eines Adapterschafts und eines Adapterkopfs und der auf bestimmte Weise ausgebildeten Spitze ist es möglich, den Adapter leicht mit dem Verbindungselement zu verbinden, indem entweder der Adapter in den Verbindungselementkopf mit einem Innengewinde geschraubt wird oder einfach in den Verbindungselementkopf gedrückt wird, wobei im letzteren Fall der Schaft des Adapters ein Dichtungselement umfasst. Die konisch ausgebildete Austrittsöffnung am Kopfteil des Adapters ermöglicht ein leichtes Verbinden mit weiteren Elementen.
Demnach ist in einer weiteren Ausbildungsform das System ausgebildet, um eine Vertebroplastiepistole anzuschließen, wobei der Adapter das Verbindungselement mit der Vertebroplastiepistole verbindet. Die verbundenen Systemelemente dienen der Einführung eines Knochenzements, wie beispielsweise eines Vertebroplastiezements.
In einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist der Kopf und der Schaft des Verbindungselements fest miteinander oder beweglich miteinander verbunden. Demnach ist es je nach Anwendungsbereich möglich, eine sichere Verankerung des Verbindungselements im Knochenmaterial, wie beispielsweise in osteoporotischem Knochenmaterial, zu gewährleisten, die im weiteren über Querverbindung versteift wird. Diese Ausführungsform dient vor allem der Verbesserung der biomechanischen Eigenschaften, der Erhöhung der Primärstabilität, und auch um den hohen Anforderungen an die Stabilität der Instrumentierung Rechnung zu tragen.
In weiteren Ausbildungen der vorliegenden Erfindung ist der Längskanal entlang der gesamten Länge des Schafts ausgebildet oder der Abstand zwischen dem distalen Ende des Schafts und dem Ende des Längskanals entspricht mindestens den Abmessungen des Längskanaldurchmessers. Bei der Ausführungsform, bei der der Längskanal entlang der gesamten Länge des Schafts ausgebildet ist, ist die Verbindungselementspitze zunächst offen und wird nach der Reinigung des Längskanals verschlossen. Diese Ausführungsform erweist sich als vorteilhaft, da es äußerst wichtig ist, das kanülierte Verbindungselement von den Schneidölrückständen in dem Längskanal zu befreien. Dabei kann das Verbindungselement beispielsweise einem CO₂-Schneestrahlverfahren unterzogen werden. In der weiteren Ausführungsform ist der Längskanal nicht bis zur Spitze des Verbindungselements ausgebildet. Dadurch wird zum einen eine hohe Festigkeit erreicht, und zum anderen erweist sich diese Ausführungsform als vorteilhaft, wenn mehr als ein Längskanal in dem Verbindungselement ausgebildet werden sollen, so dass jede laterale Austrittsöffnung mit einem Längskanal in Verbindung steht.
Kombinationen einzelner oder mehrerer der vorgenannten Ausführungsformen oder Ausbildungen der Erfindung sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Schutzansprüchen angegeben. In der folgenden Beschreibung sind mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen weitere Ausführungsbeispiele ausführlicher beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
1a eine Querschnittansicht eines Verbindungselements mit einem Adapter, wobei ein Längskanal entlang einer gesamten Länge eines Schafts ausgebildet ist;
1b eine Querschnittansicht eines Verbindungselements mit einem Adapter, wobei ein Längskanal nicht entlang einer gesamten Länge eines Schafts ausgebildet ist;
2 eine Teilansicht eines Verbindungselementschafts, die Austrittsöffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern zeigt;
3 eine Querschnittansicht eines Verbindungselements bestehend aus einem Schaft und einem mit einem Innengewinde versehenen Kopf; und
4a bis 4c Seitenansichten eines Verbindungselements mit unterschiedlichen Austrittsöffnungen und mit im Querschnitt gezeigtem Verbindungselementkopf.
In 1a weist ein Verbindungselement 100 einen mit 101 bezeichneten Kopf und einen mit 102 bezeichneten Schaft auf, dessen Kerndurchmesser sich zum Kopf 101 hin vergrößert. Der Kopf 101 ist mit einer Aussparung 110 zur Aufnahme einer Querverbindung bzw. einer Stabverbindung ausgebildet, wodurch es möglich ist, hochgradige Instabilitäten des Bewegungsapparats zu versteifen, ohne die Bewegungsfreiheit des Patienten einzuschränken. Des weiteren kann das Verbindungselement 100 mit der Querverbindung (nicht gezeigt) zur Erhöhung der Primärstabilität bei z.B. langstreckigen Instrumentierungen und um den hohen Anforderungen an die Stabilität der Instrumentierung gerecht zu werden, eingesetzt werden. Die Querverbindung wird mit Hilfe von Klemmbacken, Unterlegscheiben und Muttern an den Verbindungskopf 101 befestigt. Der Kopf 101 und der Schaft 102 können fest oder beweglich miteinander verbunden werden. Eine feste bzw. monoaxiale Verbindung ermöglicht eine zuverlässige Beseitigung von Instabilitäten, wohingegen eine bewegliche bzw. polyaxiale Verbindung zwischen dem Kopf 101 und dem Schaft 102 eine verbesserte Ausrichtbarkeit des Verbindungselements ermöglicht. Die Aussparung 110 im Verbindungselementkopf 101 ist in der dargestellten Ausführungsform U-förmig ausgebildet und weist ein Innengewinde 106 auf, um die Querverbindung zuverlässig an dem Kopf 101 zu befestigen. Ein Längskanal 105 ist entlang der gesamten Länge des Schafts 102 ausgebildet, und kann unverschlossen zum Durchführen eines Drahtes verwendet werden. Der am distalen Ende des Schafts offene Längskanal wird dazu verwendet, das Verbindungselement 100 zu reinigen und von Schneidölrückständen zu befreien. Die Reinigung stellt einen wichtigen Prozess dar, da die in dem Längskanal vorhandenen Rückstände einen vorbestimmten Standardwert nicht überschreiten dürfen. Ein mögliches Verfahren zur Reinigung des Verbindungselements stellt das CO₂-Schneestrahlverfahren dar. Des weiteren weist der Schaft 102 wenigstens eine erste laterale Austrittsöffnung 111 und in der dargestellten Ausführungsform wenigstens eine zweite laterale Austrittsöffnung 112 auf. Die Austrittsöffnungen 111, 112 stehen mit dem Längskanal 105 in Verbindung, um ein durch den Längskanal 105 eingebrachtes dünnflüssiges oder zähflüssiges Material über die lateralen Austrittsöffnungen 111, 112 auszugeben. Dazu wird das distale Ende 113 des Schafts 102 verschlossen. Durch diese Ausbildung ist es möglich, eine besonders zuverlässige und blasenfreie Verankerung des Verbindungselements 100 mit dem Knochenmaterial zu erreichen, da über die lateralen Austrittsöffnungen 111, 112 Knochenzement in den Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement 100 und dem Knochenmaterial eingebracht werden kann. Somit kann die Ausreißfestigkeit vor allem in osteoporotischen Knochenmaterial oder in Wirbelbereichen mit extrem weiten Markraum erhöht werden. Darüber hinaus kann diese generelle Befestigungstechnik in vielen Bereichen der Endoprothetik und Traumatologie Einsatz finden, wie beispielsweise Verschraubungen im Bereich des Beckens, die Befestigung von Hüftpfannen, oder Verplattungen in der Traumatologie. Die lateralen Austrittsöffnungen 111, 112 können in Form einer Bohrung ausgebildet sein, wobei die Bohrungen in einem Winkel von 90° zur Längsachse des Schafts 102 angebracht ist. In weiteren Beispielen der Ausführungsform ist die Bohrung der lateralen Austrittsöffnungen 111, 112 in einem anderen Winkel als 90° zur Längsachse des Schafts 102 angebracht. Die Ausrichtung der Bohrung hängt in diesem Fall von dem zu behandelnden Knochenmaterial und der Art der Schädigung ab. Somit kann eine gleichmäßige Verteilung von Knochenzement entlang der gesamten Länge des Schafts 102 erreicht werden, oder je nach Art der Anwendung eine lokal sehr konzentriert applizierte Knochenzementabgabe an bestimmten Stellen entlang des Schafts 102. Vorzugsweise sind in diesem Fall die erste laterale Austrittsöffnung 111 und die zweite laterale Austrittsöffnung 112 mit einem Versatz von 180° angeordnet.
Des weiteren sind am Schaft 102 des Verbindungselements 100 Fixierungsmittel zur Fixierung des Schafts 102 am Knochenmaterial vorgesehen. In einer Ausführungsform kann das Fixierungsmittel ein Gewinde 103 umfassen, womit sich das Verbindungselement 100 bzw. Schraube möglichst fest in das Knochenmaterial einschrauben lässt, um eine bessere und gleichmäßigere Lastverteilung zu erreichen. Wenn der Schaft 102 ein Gewinde 103 auf weist, sind die erste und die zweite laterale Austrittsöffnung 111, 112 vorzugsweise in einem Gewindegang ausgebildet. Dadurch ist es möglicht, selbst kleine Mengen Knochenzement zwischen dem Verbindungsmaterial 100 und dem Knochenmaterial einzubringen, um eine sichere Verankerung zu schaffen. In einer weiteren Ausführungsform ist die erste laterale Austrittsöffnung 111 in dem vierten Gewindegang von dem distalen Ende des Schafts ausgehend ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform ist die zweite laterale Austrittsöffnung 112 in dem zweiten Gewindegang von dem distalen Ende des Schafts ausgehend ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, die lateralen Austrittsöffnungen 111, 112 in dem gleichen Gewindegang 104 oder zwischen zwei nebeneinanderliegenden Gewindegängen 104 auszubilden. Je nach Anwendungsgebiet ist es auch möglich, dass der Schaft 102 des Verbindungselements 100 als Fixierungsmittel vorstehende Elemente (nicht gezeigt) zum festen Verbinden mit dem Knochenmaterial aufweist. Diese vorstehenden Elemente können in Form von Widerhaken ausgebildet sein, die sich beim Hineindrücken des Verbindungselements 100 in das Knochenmaterial an den Schaft 102 anlegen, um ein leichtes Anbringen des Verbindungselements 100 zu gewährleisten, wobei sich jedoch das Entfernen des Verbindungselements 100 als äußerst schwierig gestaltet. Diese Ausführungsform bildet in Verbindung mit dem Knochenzement eine noch stabilere und sicherere Verankerung und trägt dazu bei, dass ein Implantatversagen durch Lockerung oder Dislokation vermieden werden kann. Des weiteren kann das Verbindungselement 100 so ausgebildet sein, dass es mehr als zwei laterale Austrittsöffnungen, die beispielsweise wie die Austrittsöffnungen 111, 112 ausgebildet sein können, aufweist. Vorzugsweise sind die mehr als zwei lateralen Austrittsöffnungen mit einem Versatz von 90° angeordnet. Dies führt zu einer gleichmäßigen Verteilung des Knochenzements in dem Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement 100 und dem Knochenmaterial, wodurch eine Hohlraumbildung bzw. Lufteinschlüsse vermieden werden. Diese mehr als zwei lateralen Austrittsöffnungen können auf der selben Höhe rund um den Schaft ausgebildet sein oder, wie auch die erste und die zweite Austrittsöffnung 111, 112 in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein. Die 1b zeigt das Verbindungselement 100 mit dem Kopf 101 und dem Schaft 102, das die selben zuvor beschriebenen Merkmale aufweist, mit dem Unterschied, dass der Längskanal 105 nicht entlang der gesamten Länge des Schafts 102 ausgebildet ist. In diesem Fall entspricht der Abstand zwischen dem distalen Ende 113 des Schafts 102 und dem Ende des Längskanals 105 zum Beispiel den Abmessungen des Längskanalsdurchmessers. Vorzugsweise ist die Länge des Längskanals 105 entsprechend dem Einsatzgebiet des Verbindungselements 100 ausgebildet. Beispielsweise kann der Schaft 102 des Verbin dungselements 100 zwei Längskanäle 105 aufweisen, wobei jeweils ein Längskanal 105 mit einer lateralen Austrittsöffnung 111, 112 verbunden ist, deren Durchmesser gleich groß ausgebildet sind, um eine gleichmäßige Ausgabe von Knochenzement aus den Öffnungen gewährleisten, oder um zwei unterschiedliche Substanzen gleichzeitig einzubringen.
Des weiteren zeigen die 1a und 1b ein System bestehend aus dem Verbindungselement 100 und einem Adapter 107, der zum Einführen einer Flüssigkeit in die Kanäle 105, 111, und 112 ausgebildet ist. Der Adapter 107 weist einen Schaft und einen Kopf auf, und eine im Wesentlichen abgeflachte und konisch zulaufende Spitze, um den Adapter 107 leicht in die Aussparung des Kopfes 101 des Verbindungselements 100 einzuführen. Der Adapter 107 und der Verbindungselementkopf 101 können verschraubbar oder steckbar miteinander verbunden sein. Der Adapter 107 weist einen Längskanal 108 auf, der vorzugsweise einen größeren Durchmesser als der Längskanal 105 des Verbindungselements 100 umfasst, wodurch ein leichtes Einbringen des Knochenzements in das Verbindungselement 100 ermöglicht wird. Ebenfalls zur Unterstützung des Einführens von Knochenzement in das Verbindungselement 100 ist die Längskanaleintrittsöffnung am Kopf des Adapters 107 breiter ausgebildet. Das System zum Verbinden von Knochenmaterial mit dem Verbindungselement 100 und dem Adapter 107 ist ausgebildet, um ein weiteres Systemelement, wie beispielsweise eine Vertebroplastiepistole, anzuschließen, wobei der Adapter 107 das Verbindungselement 100 mit der Vertebroplastiepistole verbindet. Die Vertebroplastiepistole enthält einen Vertebroplastiezement bzw. den Knochenzement (nicht gezeigt), der so leicht über den Adapter 107 und das Verbindungselement 100 in den Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement 100 und dem Knochenmaterial eingeführt werden kann. Des weiteren können, wie in den 1a und 1b gezeigt, Vertiefungen 109 am äußeren Umfang des Kopfes 101 ausgebildet sein, die das Einbringen des Verbindungselements 100 in das Knochenmaterial unterstützen bzw. erleichtern.
2 ist eine Teilansicht eines Schaftes eines Verbindungselements 200, die Austrittsöffnungen 211, 212 der vorliegenden Erfindung mit unterschiedlichen Durchmessern zeigt. Die lateralen Austrittsöffnungen 211, 212 besitzen unterschiedliche Durchmesser, um einen gleichmäßigen Knochenzementaustritt zu gewährleisten. Somit weist die wenigstens erste laterale Austrittsöffnung 211 einen Durchmesser 230 von 1,35 bis 1,65 mm auf, vorzugsweise jedoch einen Durchmesser 230 von 1,5 mm. Die zweite laterale Austrittsöffnung 112 weist einen Durchmesser 240 von 1,0 bis 1,35 mm auf, vorzugsweise jedoch einen Durch messer 240 von 1,2 mm. Diese Abmessungen beziehen sich auf ein Verbindungselement 200 mit einem Durchmesser von 6 mm, wobei ein Längskanal 205 einen Durchmesser 220 von 1,15 bis 1,45 mm aufweist, jedoch vorzugsweise einen Durchmesser 220 von 1,3 mm umfasst. Dabei ist es vorteilhaft, dass in die Fließrichtung des Knochenzements zuerst die Austrittsöffnung mit dem kleineren Durchmesser 230 gefolgt von der Austrittsöffnung mit dem größeren Durchmesser 240 ausgebildet ist, um ein gleichmäßiges Austreten des Knochenzements aus den jeweiligen Austrittsöffnungen 211 und 212 des Verbindungselements 200 zu ermöglichen.
In der 3 ist ein Verbindungselement 300 mit einem Kopf 301 mit Vertiefungen 309 und einem Schaft 302 gezeigt, der wie zuvor in den 1a und 1b beschrieben, einen Längskanal 305, wenigstens eine erste laterale Austrittsöffnung 311, wenigstens eine zweite laterale Austrittsöffnung 312 aufweist. In dieser Ausführungsform ist eine Aussparung in dem Kopf 301 mit zwei Gewinden 306 und 314 ausgebildet. Vorteilhafterweise dient in dieser Ausführungsform das Gewinde 306 dem festen Verbinden eines Adapters mit dem Kopf 301. Nach dem Entfernen des Adapters wird die Querverbindung zur Stabilisierung des Knochenmaterials in die Aussparung eingelegt, wobei die Querverbindung in Form eines Stabes ausgebildet sein kann, die dann durch Einschrauben einer Abdeckung in das Gewinde 314 fest mit dem Verbindungselement 300 verbunden wird.
Die 4a bis 4c zeigen weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen die lateralen Austrittsöffnungen je nach Anwendungsgebiet unterschiedliche Formen aufweisen. Die 4a bis 4c zeigen ein Verbindungselement 400 mit einem Kopf 401 und einem Schaft 402, und einem Längskanal 405. In diesen Ausführungsformen ist der Schaft 402 mit einem Gewinde 403 und einem Gewindegang 404 ausgebildet, wobei es jedoch auch möglich ist, dass als Fixierungsmittel vorstehende Elemente zum festen Verbinden mit dem Knochenmaterial verwendet werden können. Die 4a zeigt das Verbindungselement 400, das viele laterale Austrittsöffnungen in Form von kleinen Bohrungen entlang zumindest eines Teils des Schafts 402 bzw. entlang der gesamten Gewindeganglänge umfasst. Diese Ausführungsform eignet sich vor allem für eine gleichmäßige Verteilung, insbesondere von sehr flüssigem Knochenzement. Die 4b zeigt das Verbindungselement 400, wobei die als Schlitze ausgebildeten lateralen Austrittsöffnungen versetzt zueinander entlang der Längsachse des Schafts angeordnet sind und 4c zeigt das Verbindungselement 400, wobei die lateralen Austrittsöffnungen versetzt zueinander in Form von recht winklig zur Längsachse verlaufenden Schlitze angeordnet sind. Die Ausführungsformen der 4b und 4c eignen sich insbesondere für viskoses Knochenzementmaterial und/oder für das Einbringen von einer relativ großen Menge an Knochenmaterial.
Des weiteren sind in den zuvor mit Bezug zu den Figuren beschriebenen Ausführungsformen die lateralen Austrittsöffnungen entweder in Form von Bohrungen oder Schlitzen ausgebildet. In anderen Ausführungsformen kann das Verbindungselement sowohl mit Bohrungen als auch mit Schlitzen versehen werden, und es auch möglich, dass die laterale Austrittsöffnung als eine durchgehende Öffnung (i.e., spiralförmig) entlang des Gewindeganges ausgebildet ist. Auch ist der Kopf des Verbindungselements in den zuvor mit Bezug zu den Figuren beschriebenen Ausführungsformen U-förmig dargestellt, wobei die U-Form eine halbrunde Form aufweist. In anderen Ausführungsformen kann die U-Form des Kopfes rechteckig oder V-förmig ausgebildet sein.

Claims

Verbindungselement für Knochenmaterial umfassend: einen Schaft; einen Kopf; ein am Schaft vorgesehenes Fixierungsmittel zur Fixierung des Schafts am Knochenmaterial; einen im Schaft in Längsrichtung ausgebildeten Längskanal; wenigstens eine erste laterale Austrittsöffnung, die mit dem Längskanal in Verbindung steht.
Verbindungselement nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine zweite mit dem Längskanal kommunizierende laterale Austrittsöffnung ausgebildet ist.
Verbindungselement nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei die erste laterale Austrittsöffnung in Form einer Bohrung ausgebildet sind.
Verbindungselement nach Anspruch 3, wobei die Bohrung in einem Winkel von 90° zur Längsachse des Schafts angebracht ist.
Verbindungselement nach Anspruch 3, wobei die Bohrung in einem anderen Winkel als 90° zur Längsachse des Schafts angebracht ist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Längskanal an einem distalen Ende des Schafts verschlossen ist.
Verbindungselement nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei das Fixierungsmittel ein Gewinde zum Verschrauben mit dem Knochenmaterial umfasst.
Verbindungselement nach den Ansprüchen 1 bis 7, wobei das Fixierungsmittel vorstehende Elemente zum festen Verbinden mit dem Knochenmaterial aufweist.
Verbindungselement nach Anspruch 2, wobei die wenigstens erste und die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung mit einem Versatz von 180° angeordnet sind.
Verbindungselement nach Anspruch 1, das mehr als zwei laterale Austrittsöffnungen aufweist.
Verbindungselement nach Anspruch 10, wobei die mehr als zwei lateralen Austrittsöffnungen die mit einem Versatz von 90° angeordnet sind.
Verbindungselement nach Anspruch 2, wobei die wenigstens erste und die wenigstens zweite Austrittsöffnung in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Verbindungselement nach Ansprüchen 2 und 7, wobei die wenigstens erste und die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung in einem Gewindegang ausgebildet sind.
Verbindungselement nach Ansprüchen 1 und 7, wobei die wenigstens erste laterale Austrittsöffnung in dem vierten Gewindegang von dem distalen Ende des Schafts ausgehend ausgebildet ist.
Verbindungselement nach Ansprüchen 2 und 7, wobei die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung in dem zweiten Gewindegang von dem distalen Ende des Schafts ausgehend ausgebildet ist.
Verbindungselement nach Ansprüchen 2 und 7, wobei die wenigstens erste und die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung in dem gleichen Gewindegang ausgebildet sind.
Verbindungselement nach den Ansprüchen 1 und 7 oder 2 und 7, wobei die wenigstens erste und/oder die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung zwischen zwei nebeneinander liegenden Gewindegängen ausgebildet sind.
Verbindungselement nach Anspruch 2, wobei die wenigstens erste und die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.
Verbindungselement nach Anspruch 1, wobei die wenigstens erste laterale Austrittsöffnung einen Durchmesser von 1,35 bis 1,65 mm aufweist.
Verbindungselement nach Anspruch 2, wobei die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung einen Durchmesser von 1,0 bis 1,35 mm aufweist.
Verbindungselement nach Anspruch 1, wobei der Längskanal einen Durchmesser von 1,15 bis 1,45 mm aufweist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das Verbindungselement eine Pedikelschraube ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement aus einem Implantatmaterial hergestellt ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1 bis 23, wobei das distale Ende des Schafts verrundet ausgebildet ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1 bis 23, wobei das distale Ende des Schafts konisch ausgebildet ist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei die erste laterale Austrittsöffnung in Form eines Schlitzes ausgebildet ist.
Verbindungselement nach Anspruch 26, wobei mehrere laterale Austrittsöffnungen vorgesehen und versetzt zueinander entlang der Längsachse des Schafts ausgebildet sind.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die lateralen Austrittsöffnungen versetzt zueinander in Form von rechtwinklig zur Längsachse verlaufenden Schlitzen ausgebildet sind.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei mehrere laterale Austrittsöffnungen in Form von kleinen Bohrungen entlang zumindest eines Teils des Schafts ausgebildet sind.
Verbindungselement nach Anspruch 1 bis 29, wobei der Kopf eine Aussparung aufweist, um eine Querverbindung aufzunehmen.
Verbindungselement nach Anspruch 30, wobei die Aussparung des Kopfes ein Innengewinde aufweist.
Verbindungselement nach Anspruch 1, wobei der Schaft nicht vollständig von dem Gewinde umgeben ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1 bis 32, wobei der Kopf und der Schaft fest miteinander verbunden sind.
Verbindungselement nach Anspruch 1 bis 32, wobei der Kopf und der Schaft beweglich miteinander verbunden sind.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Längskanal entlang der gesamten Länge des Schafts ausgebildet ist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Abstand zwischen dem distalen Ende des Schafts und dem Ende des Längskanals den Abmessungen des Längskanaldurchmessers entspricht.
System zum Verbinden von Knochenmaterial umfassend: ein Verbindungselement nach den Ansprüchen 1 bis 32; und einen Adapter, der zum Einführen einer Flüssigkeit in Kanäle ausgebildet ist.
System nach Anspruch 37, wobei der Adapter einen Schaft aufweist.
System nach Anspruch 37, wobei der Adapter einen Kopf aufweist.
System nach Anspruch 37, wobei der Adapter eine im Wesentlichen abgeflachte und konisch zulaufende Spitze aufweist.
System nach Anspruch 37, wobei der Adapter einen Längskanal aufweist, dessen Eintrittsöffnung an dem Kopfteil des Adapters konisch ausgebildet ist.
System nach Anspruch 37, wobei der Adapter und der Verbindungselementkopf miteinander verschraubbar sind.
System nach Anspruch 37, wobei der Adapter und der Verbindungselementkopf durch Stecken miteinander verbunden sind.
System nach Anspruch 37, das ausgebildet ist, um eine Vertebroplastiepistole anzuschließen.
System nach Anspruch 37, wobei der Adapter das Verbindungselement mit der Vertebroplastiepistole verbindet.
System nach Anspruch 44, das ausgebildet ist, um einen Vertebroplastiezement einzuführen.